RU2748040C1 - Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением - Google Patents
Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748040C1 RU2748040C1 RU2020123331A RU2020123331A RU2748040C1 RU 2748040 C1 RU2748040 C1 RU 2748040C1 RU 2020123331 A RU2020123331 A RU 2020123331A RU 2020123331 A RU2020123331 A RU 2020123331A RU 2748040 C1 RU2748040 C1 RU 2748040C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- catalyst
- formation
- grains
- deposition
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 61
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 8
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 11
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 metal complex compounds Chemical class 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 5
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N activated carbon Substances [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N copper;azane Chemical compound N.N.N.N.[Cu+2] QKSIFUGZHOUETI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/62—Heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Изобретение раскрывает способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением, включающий перевод комплексных соединений металлов в катионную форму, образование и удаление нерастворимых гидроксидов и последующую доочистку, характеризующийся тем, что перевод комплексных соединений металлов в катионную форму происходит путем обработки сильным окислителем в нейтральной или щелочной среде с образованием нерастворимых гидроксидов, затем удаляют образовавшиеся взвеси осаждением или фильтрованием, осветленную воду пропускают через слой зернистого катализатора, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности, а образующийся осадок удаляют промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой. Технический результат заключается в увеличении глубины очистки сточных вод от комплексных соединений любых тяжелых металлов из растворов, а также в повышении безопасности процесса, повышении эффективности очистки и снижении расходов на оборудование и эксплуатацию. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 5 табл.
Description
Изобретение относится к области очистки питьевых, технических, сточных вод от содержащихся в них комплексных соединений металлов. Изобретение может быть использовано в различных областях промышленности, коммунальном водоснабжении и водоподготовке для очистки промышленных сточных вод, очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения населения и для технологического обеспечения водой объектов промышленности.
Из патента RU 2601333 C1 известен способ предназначенный для нейтрализации кислых техногенных растворов и/или с осаждением из них ценных компонентов - тяжелых цветных металлов. Способ включает обработку растворов и/или стоков комплексным реагентом-осадителем, включающим карбонат кальция, железо, оксиды кремния и магния в массовом соотношении CaCO3:Fобщ.:SiO2:MgO=100:0,7-9.5:1,3-4,8:2,5-6,5, при активном перемешивании с получением в пульпе pH 5,0-5,5, и последующие выдержку пульпы при активном перемешивании 0,5-2 часа, фильтрацию и промывку осадка. Полученный осадок прокаливают при температуре 720-770°C в течение 1-2 часов. В качестве реагента-осадителя используют шламы химводоочистки тепловых электростанций, включающие карбонат кальция, железо, оксиды кремния и магния, при доведении их состава до указанного соотношения. Способ обеспечивает повышение производительности и экономичности обработки промышленных растворов и/или стоков, содержащих тяжелые цветные металлы и железо, а также получение из них комплексного осадка, пригодного для извлечения металлов, и вовлечение полученных концентратов в рециклинг, что позволяет ликвидировать сброс токсичных отходов в окружающую среду.
Наиболее близким аналогом, является способ очистки воды раскрытый в заявке CN109607856A. Способ включает следующие этапы: этап 1- добавление серной кислоты в комплексную сточную воду, регулирование рН до 2,5-3,5, добавление сульфата железа и проведение сложной реакции разрушения; этап 2 - добавление NaOH, регулирование рН до 9,5-10,5 для удаления ионов меди, затем добавление коагулянта, выполнение перемешивания, выполнение первичной фильтрации или седиментации для получения промежуточной сточной воды 1 и выполнение сбора концентрации на осадке.; этап 3 - добавление NaOH в промежуточные сточные воды 1, регулировка рН до 9,5-10,5 и добавление сульфида натрия для вторичной реакции удаления меди; этап 4 - добавление сульфата железа для удаления избыточных ионов серы; и этап 5 - добавление коагулянта, выполнение перемешивания, выполнение вторичной фильтрации или седиментации для получения промежуточных сточных вод 2 и выполнение сбора концентрации на осадке. Согласно способу, раскрытому в изобретении, реакции удаления меди методом гидроксида натрия и методом сульфида натрия принимаются для очистки сточных вод, так что снижается концентрация ионов меди в предварительно сформованной осадочной воде, исключается отравление ионами металлов бактерий и грибов в последующих процессах и снижаются материальные затраты; и способ имеет выдающиеся характеристики хорошего экологически чистого показателя и низких производственных затрат.
Однако указанные известные способы очистки воды имеют ряд недостатков:
- небольшая глубина очистки до десятых – сотых долей мг/л.;
- образуются трудноудаляемые мелкие взвеси, такие как сульфиды металлов, что снижает эффективность очистки и повышает расходы на оборудование и эксплуатацию;
- низкая безопасность процесса очистки воды, поскольку в процессе образуется сероводород.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков при очистке сточных вод.
Технический результат заявленного способа заключается в увеличении глубины очистки сточных вод от комплексных соединений любых тяжелых металлов из растворов (до тысячных - десятитысячных долей мг/л), повышении безопасности процесса, поскольку не образуется сероводород, повышении эффективности очистки и снижению расходов на оборудование и эксплуатацию, за счет того, что не образуются трудноудаляемые мелкие взвеси, такие как сульфиды металлов, удалении из стоков сопутствующих загрязнений, возможности организации замкнутого цикла использования воды, возможности отказа от осветлительных зернистых фильтров, используемых только для удаления взвешенных веществ; исключении проскока гидроксидов из отстойника, в предотвращении образования на зернистом катализаторе колоний микроорганизмов и различных отложений. Кроме того, полученная после очистки данным способом вода имеет высокую экологическую эффективность, поскольку степень очистки воды превышает требования ПДК рыбохозяйственного водоема.
Указанные технические результаты реализуются за счет следующих приемов. Выполняют перевод комплексных соединений металлов в катионную форму путем обработки сильным окислителем (гипохлоритом, перекисью водорода) в нейтральной или щелочной среде с образованием нерастворимых гидроксидов. Затем, при необходимости, удаляют образовавшиеся взвеси осаждением или фильтрованием. После чего осветленную воду пропускают через слой зернистого катализатора, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности. Образующийся осадок удаляют промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой. При этом для очистки воды от катионов металлов, вода пропускается со скоростью не более 8м/час через слой толщиной не менее 0,8м зернистого катализатора с зернами размером 0,5÷5мм, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности, а образующийся осадок удаляется промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой.
Способ осуществляется следующим образом.
Реагентная очистка и очистка каталитическим осаждением основаны на использовании одних и тех же процессов. Принцип удаления металлов из раствора состоит в переводе катионов металлов в нерастворимые гидроксиды, что позволяет их извлечь из обрабатываемой воды путем осаждения или механического фильтрования. Различие состоит в том, что при реагентной обработке гидроксид образуется в реакторе или камере хлопьеобразования и осаждается в отстойнике (размеры этих сооружений измеряются в метрах), а при каталитическом осаждении такой же гидроксид образуется в межзерновом пространстве катализатора и осаждается на зерна катализатора, надежно удерживаясь на них. Размеры таких «реакторов» и «отстойников» - доли мм, что значительно ускоряет прохождение процесса очистки и повышает его эффективность.
Удаление осажденных гидроксидов происходит в процессе промывки катализатора водой, подаваемой в таком количестве, чтобы создать кипящий слой, т.е. зерна катализатора должны тереться поверхностями, отделяя осажденные гидроксиды.
Зерна катализатора обладают большой площадью поверхности, суммарная площадь их пор иногда достигает 600 м2 на 1 г.
Поскольку вода является слабым электролитом, она в незначительной степени диссоциирует на ионы:
H2O 
H+ + OH-.
В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны:
[H+]=[OH-].
Поверхность зерен катализатора обладает отрицательным ζ-потенциалом. При прохождении обрабатываемой воды через слой зерен катализатора, на их поверхности часть ионов водорода задерживается, что провоцирует усиление диссоциации воды и повышает ее щелочность (избыток гидроксид-ионов).
Высвобождающиеся гидроксид-ионы вступают в реакцию с катионами тяжелых металлов, находящихся в воде, и образуют нерастворимые гидроксиды, оседающие на зернах катализатора, создавая активные центры осаждения и увеличивая эффективность очистки.
Каталитическое осаждение отличается от реагентной очистки тем, что процесс образования нерастворимых соединений в результате химической реакции происходит непосредственно в слое катализатора, при этом зона их осаждения минимальна, что сокращает время осаждения. Происходит совмещение процессов химической реакции и осаждения образовавшихся взвесей в ограниченном (межзерновом) пространстве.
Для создания оптимальных размеров межзернового пространства зерна катализатора должны быть размером 0,5÷5мм.
Чтобы процесс образования гидроксидов полностью завершился, слой зернистого катализатора должен быть не менее 0,8м, в противном случае может быть «проскок» катионов металлов, что отрицательно скажется на качестве очистки.
Чтобы в процессе обработке не происходил «смыв» осажденных гидроксидов с поверхности зерен катализатора, скорость прохождения воды через катализатор не должен превышать 8м/час.
При этом катализатор должен обладать следующими свойствами
- обладать свойствами как катализатора, так и сорбента.
- иметь положительную адсорбцию (т.е. энергия взаимодействия взвешенных частиц с поверхностью адсорбента выше, чем энергия взаимодействия с молекулами воды) в целях задержания образовавшихся гидроксидов металлов на зернах катализатора.
- иметь отрицательный ζ-потенциал поверхности, обеспечивающий задержание катионов и других положительно заряженных частиц в водном растворе при скорости фильтрования как минимум 5м/час.
- иметь оптимальное значение ζ-потенциала 14÷30мВ.
- иметь зернистую структуру, при этом размер зерна составляет 0,5÷5мм, что обеспечивает оптимальный размер межзернового пространства, необходимый для протекания химических реакций, процессов коагуляции и осаждения взвесей.
- иметь механическую прочность, позволяющую зернам не разрушаться при трении друг о друга в псевдоожиженном - кипящем слое.
- обладать химстойкость к среде, имеющей рН от 6 и выше (практически все тяжелые металлы, содержащиеся в производственных сточных водах, осаждаются при значениях рН от 6 и выше).
- иметь рабочую температуру от 10°С и выше.
- при этом минимальное время контакта очищаемой воды с катализатором – 10 минут.
- толщина слоя зернистого катализатора должна обеспечивать нахождение очищаемой воды в слое катализатора не менее 10 минут (например, при скорости фильтрования 5м/час толщина слоя катализатора не менее 0,8м, при 8м/час – не менее 1,3м)
-осадок на гранулах катализатора должен отделяться при промывке.
- стоимость катализатора не должна быть намного выше стоимости сорбентов, применяемых при очистке воды - активированный уголь, сорбент НЕС, цеолитов.
При использовании предлагаемого способа достигаются следующие положительные эффекты:
1. создаются условия проведения реакции образования гидроксидов металлов путем «мягкого» изменения рН по всей зоне зернистого катализатора, что обеспечивает создание интервалов значений рН образования гидроксидов для всех тяжелых металлов и своевременное удаление образовавшихся гидроксидов вследствие сокращения зоны осаждения;
2. зона осаждения образующегося гидроксида в сравнении с осаждением в отстойнике, минимальна, что сокращает время осаждения и увеличивает эффективность задержания гидроксидов. Кроме того, вследствие наличия отрицательного ζ-потенциала на поверхности зерен катализатора повышается скорость осаждения положительно заряженных частиц гидроксидов металлов и увеличивается эффективность очистки;
3. объем зоны накопления осадка распределяется по всему объему зернистого катализатора, увеличивая эффективность очистки;
4. создаются условия создания центров осаждения нерастворимых веществ (фосфатов, мелкодисперсных взвесей), что способствует более полному их удалению из воды. Осаждение фосфатов и мелких взвесей наблюдается на поверхности гидратов металлов (положительно заряженных коллоидных частиц). В результате не требуется применять различные коагулянты и флокулянты;
5. вследствие соблюдения необходимой скорости потока воды создаются условия удержания взвесей на зернах катализатора;
6. удаление осадка (регенерация катализатора) осуществляется путем промывки очищенной водой;
7. как дополнительный эффект: аммоний-ион переводится в аммиак с возможностью последующей отдувки, что позволяет снизить его концентрацию в очищаемой воде;
8. очищенная вода имеет нейтральную или слабощелочную реакцию, что исключает необходимость использования химически стойкого оборудования.
При использовании предлагаемого способа на существующих очистных сооружениях не требуется увеличение штата;
Зернистый катализатор обеспечивает требуемое качество очистки в течение многих лет без его замены;
Регенерация катализатора производится в рабочем режиме, без его перезагрузки;
При изменении технологий, используемых в производстве, очистные сооружения не требуют реконструкции, поскольку соли тяжелых металлов удаляются «в комплексе», т.е. изменение состава сточных вод не влияет на эффективность работы очистных сооружений;
Зернистый катализатор обладает незначительным гидравлическим сопротивлением, следовательно, не требуется создание высоких давлений в системе;
Сокращается количество используемых реагентов на станции нейтрализации;
Колебание концентраций одного или нескольких загрязняющих веществ в воде не оказывает влияния на процесс очистки.
Стоимость очистных сооружений значительно меньше зарубежных аналогов;
Затраты заказчика будут только при внедрении нашей технологии, при эксплуатации затраты минимальны (расходные материалы практически отсутствуют);
Проекты по очистке стоков реализуются без привлечения значительных капитальных затрат (намного ниже, чем аналогичные, но менее эффективные);
Значительно снижаются платежи за сброс загрязняющих веществ;
Хорошо очищает воду от растворенных металлов без применения дорогостоящих ионно-обменных смол.
До недавнего времени существенным недостатком являлась невозможность очистки воды, содержащей растворенные комплексные соединения металлов, но разработанный способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением решил эту проблему.
Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности очистки воды от растворенных в ней металлов, снижение финансовых затрат, повышение стабильности процесса очистки.
Способ очистки воды от растворенных металлов осуществляли согласно следующим примерам.
Пример 1. Исходный сток, содержащий комплексные соединения железа и алюминия направлен на колонку диаметром 32мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5мм, высота катализатора –1500мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час.
Тот же сток обработан раствором гипохлорита, после 10-тиминутной экспозиции обработанная вода пропущена через колонку диаметром 32мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5мм, высота катализатора в колонке –1500мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час.
Таблица 1
| Определяемые ингредиенты | Концентрация до очистки, мг/л | Концентрации после очистки, мг/л | |
| Без обработки гипохлоритом | С обработкой гипохлоритом | ||
| рH | 9,24 | 9,12 | 9,05 |
| Железо, мг/л | 0,647 | 0,402 | н/о* |
| Алюминий, мг/л | 0,08 | 0,04 | н/о |
* н/о – не обнаружено
Результаты эксперимента показывают пригодность предлагаемой технологии глубокой очистки сточных вод, включающей предварительное разрушение комплексов гипохлоритом с последующим каталитическим осаждением, от комплексных соединений железа и алюминия.
Пример 2. Испытания способа очистки воды проводили со сточными водами, содержащими аммиакат меди. В исходный сток добавили 10%-ный раствор гипохлорита натрия, после чего вводили раствор едкого натра для повышения рН и отделяли осадок механическим фильтрованием.
Таблица 2.
| Определяемые ингредиенты | Концентрация до очистки, мг/л | Концентрации после очистки, мг/л |
| рH | 6,5 | 8,8 |
| Медь, мг/л | 0,52 | 0,046 |
Сточная вода пропускалась через колонку диаметром 32мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5мм, высота катализатора в колонке –1500мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час.
Таблица 3.
| Определяемые ингредиенты | Концентрация до очистки, мг/л | Концентрации после очистки, мг/л |
| рH | 8,8 | 9,2 |
| Медь, мг/л | 0,046 | 0,0007 |
Результаты эксперимента показывают пригодность предлагаемой технологии очистки сточных вод от комплексных соединений меди, заключающейся в ведении в исходную воду сильного окислителя, добавлением коагулянта, повышении щелочности и каталитическом осаждении.
Пример 3. Испытания способа очистки воды проводили со сточными водами, содержащими комплексные соединения свинца. В исходный сток добавили 10%-ный раствор перекиси водорода, после чего вводили раствор едкого натра для повышения рН и отделяли осадок механическим фильтрованием.
Таблица 4.
| Определяемые ингредиенты | Концентрация до очистки, мг/л | Концентрации после очистки, мг/л |
| рH | 7,3 | 9,2 |
| Свинец, мг/л | 0,64 | 0,08 |
Сточная вода пропускалась через колонку диаметром 32мм зернистого катализатора с размером зерен 0,5-5мм, высота катализатора в колонке –1500мм. Скорость прохождения воды через катализатор 5 м/час.
Таблица 5.
| Определяемые ингредиенты | Концентрация до очистки, мг/л | Концентрации после очистки, мг/л |
| рH | 9,2 | 9,4 |
| Свинец, мг/л | 0,08 | 0,009 |
Результаты эксперимента показывают пригодность предлагаемой технологии очистки сточных вод от комплексных соединений свинца, заключающейся в ведении в исходную воду сильного окислителя, добавлением коагулянта, повышении щелочности и каталитическом осаждении.
Claims (2)
1. Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением, включающий перевод комплексных соединений металлов в катионную форму, образование и удаление нерастворимых гидроксидов и последующую доочистку, отличающийся тем, что перевод комплексных соединений металлов в катионную форму происходит путем обработки сильным окислителем в нейтральной или щелочной среде с образованием нерастворимых гидроксидов, затем удаляют образовавшиеся взвеси осаждением или фильтрованием, осветленную воду пропускают через слой зернистого катализатора, который повышает щелочность пропускаемой воды, обеспечивая одновременное прохождение в межзерновом пространстве процессов образования нерастворимых гидроксидов и их осаждения на зернах катализатора, имеющих отрицательный ζ-потенциал поверхности, а образующийся осадок удаляют промывкой зернистого катализатора водой с созданием кипящего слоя, в котором осадок отделяется от поверхности катализатора в результате трения зерен между собой.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вода пропускается через слой катализатора со скоростью не более 8 м/ч через слой толщиной не менее 0,8 м зернистого катализатора с зернами размером 0,5÷5 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123331A RU2748040C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123331A RU2748040C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748040C1 true RU2748040C1 (ru) | 2021-05-19 |
Family
ID=75919875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020123331A RU2748040C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748040C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU385931A1 (ru) * | 1970-07-21 | 1973-06-14 | СПОСОБ ОЧИСТКИ сточных вод от НЕФТЕПРОДУКТОВ и ГИДРООКИСЕЙ МЕТАЛЛОВ | |
| SU1368846A1 (ru) * | 1985-12-06 | 1988-01-23 | Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева | Способ очистки подземных вод |
| RU2426699C1 (ru) * | 2009-12-23 | 2011-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ очистки оборотных вод металлургического производства |
| FR3028850A1 (fr) * | 2014-11-20 | 2016-05-27 | Saur | Procede et installation de traitement de fluide aqueux contenant du thallium |
| RU2601333C1 (ru) * | 2015-07-27 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") | Способ осаждения тяжелых цветных металлов из промышленных растворов и/или стоков |
| CN109650585A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-19 | 深圳市水务(集团)有限公司 | 一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法 |
-
2020
- 2020-07-14 RU RU2020123331A patent/RU2748040C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU385931A1 (ru) * | 1970-07-21 | 1973-06-14 | СПОСОБ ОЧИСТКИ сточных вод от НЕФТЕПРОДУКТОВ и ГИДРООКИСЕЙ МЕТАЛЛОВ | |
| SU1368846A1 (ru) * | 1985-12-06 | 1988-01-23 | Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева | Способ очистки подземных вод |
| RU2426699C1 (ru) * | 2009-12-23 | 2011-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ очистки оборотных вод металлургического производства |
| FR3028850A1 (fr) * | 2014-11-20 | 2016-05-27 | Saur | Procede et installation de traitement de fluide aqueux contenant du thallium |
| RU2601333C1 (ru) * | 2015-07-27 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") | Способ осаждения тяжелых цветных металлов из промышленных растворов и/или стоков |
| CN109650585A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-19 | 深圳市水务(集团)有限公司 | 一种预二氧化氯副产物亚氯酸盐的控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104261526B (zh) | 重金属废水的处理方法 | |
| Naja et al. | Treatment of metal-bearing effluents: removal and recovery | |
| CN104024168A (zh) | 焦化废水处理 | |
| EP3196170A1 (en) | Process for reducing selenium from an ion-exchange or adsorption media spent regenerant | |
| CN105481202A (zh) | 一种不锈钢酸洗废水处理系统及处理方法 | |
| CN113003845A (zh) | 高硫酸盐含量和高cod的污水的零排放处理工艺和系统 | |
| Lochyński et al. | Research on neutralization of wastewater from pickling and electropolishing processes | |
| CN112573720A (zh) | 一种热电厂脱硫废水零排放系统及方法 | |
| CN222684450U (zh) | 一种滤清器生产线污水零排放处理装置 | |
| RU2748040C1 (ru) | Способ очистки воды от тяжелых металлов каталитическим осаждением | |
| RU2747686C1 (ru) | Способ очистки воды от комплексных соединений тяжелых металлов | |
| CN102942274B (zh) | 一种氧化铜生产工艺中盐碱废水处理方法 | |
| CN118026473A (zh) | 一种滤清器生产线污水零排放处理方法及装置 | |
| CA3144648C (en) | Process for reducing selenium from ion-exchange brine | |
| RU2099292C1 (ru) | Способ очистки сточных вод от сульфидов | |
| CN214088122U (zh) | 一种热电厂脱硫废水零排放系统 | |
| KR20050072342A (ko) | 물리 화학적 처리에 의한 질소처리장치 | |
| WO2022141423A1 (en) | Method for treating organic compounds from industrial wastewaters with resins | |
| CN210559747U (zh) | 一种工业重金属污水处理系统 | |
| CN218810940U (zh) | 一种高盐酸溶液回收处理系统 | |
| RU2792510C1 (ru) | Способ очистки многокомпонентных промышленных сточных вод, содержащих цинк и хром | |
| CN223074024U (zh) | 一种适用于煤制气废水零排放处理的除氟系统 | |
| RU89518U1 (ru) | Установка для очистки сточных вод | |
| SU842045A1 (ru) | Способ очистки сточных вод отАльдЕгидОВ | |
| Jeon | Review for physical and chemical process for heavy metal treatment |